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反应精馏实验装置在催化反应中的实际应用

点击次数:2855 更新时间:2014-04-21

反应精馏是精馏技术中的一个特殊领域。在操作过程中,化学反应与分离同时进行,故能显著提高总体转化率,降低能耗。此法在酯化、醚化、酯交换、水解等化工生产中得到应用,而且越来越显示其优越性。

(一)实验目的

    1、了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程。

    2、掌握反应精馏的操作。

    3、能进行全塔物精衡算和塔操作的过程分析。

    4、了解反应精馏与常规精馏的区别。

    5、学会分析塔内物料组成

(二)实验原理

    反应精馏过程不同于一般精馏,它既有精馏的物理相变之传递现象,又有物质变性的化学反应现象。两者同时存在,相互影响,使过程更加复杂。因此,反应精馏对下列两种情况特别适用:(1)可逆平衡反应。一般情况下,反应受平衡影响,转化率只能维持在平衡转化的水平;但是,若生成物中成低沸点或高沸点物质存在,则精馏过程可使其连续地从系统中排出,结果超过平衡转化率,大大提高了效率。(2)异构体混合物分离。通常因它们的沸点接近,靠精馏方法不易分离提纯,若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质,这时可在过程中得以分离。

对醇酸酯化反应来说,适于*种情况。但该反应若无催化剂存在,单独彩反应精馏操作也达不到分离的目的,这是因为反应速度非常缓慢,故一般都用催化反应方式。酸是有效的催化剂,常用硫酸。反应随酸浓度增高而加快,浓度在0.2~1.0%wt)。此外,还可用离子交换树脂,重金属盐类和丝光沸石分子筛等固体催化剂。反应精馏的催化剂用硫酸,是由于其催化作用不受塔内温度限制,在全塔内都能能进行催化反应,而应用固体催化剂则由于存在一个zui适宜的温度,精馏塔本身难以达到此条件,故很难实现*化操作。本实验是以酯化反应为研究对象,如乙酸乙酯、乙酸已酯、乙酸甲酯等的合成。现以醋酸和乙醇为原料、在酸催化剂作用下生成醋酸乙酯的可逆反应为例说明一下反应精馏实验原理。反应的化学方程式为:

 

          

    实验的进料有两种方式:一是直接从塔釜进料;另一种是在塔的某处进料。前者有间歇和连续式操作;后者只有连续式。本实验用后一种方式进料,即在塔上部某处加带有酸催化剂的醋酸,塔下部某处加乙醇。像沸腾状态下塔内轻组分逐渐向上移动,重组发向下移动。具体地说,醋酸从上段向下段移动,与向塔上段移动的乙醇接触,在不同填料高度上均发生反应,生成酯和水。塔内此时有4组元。由于醋酸在气相中有缔合作用,除醋酸外,其它三个组分形成三元或二元共沸物。水-酯,水-醇共沸物沸点较低,醇和酯能不断地从塔顶排出。若控制反应原料比例,可使某组分全部转化。因此,可认为反应精馏的分离塔也是反应器。全过程可用物料衡算式和热量衡算式描述。

 反应精馏实验装置:参考http://www.zhongpukeji.com/lt135246-SonList-568426/

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